【編者按】提到3D打印，我們很容易興奮的一點就是定制化睡硫，但大多數(shù)時候挣堪，定制化并不是3D打印最吸引人的地方，反而是3D打印制造復(fù)雜產(chǎn)品的能力鲸嫁。在航空航天行業(yè)刑映，對于復(fù)雜產(chǎn)品的需求通常來源于輕量化的要求，而在生命科學(xué)領(lǐng)域兜诞，復(fù)雜的表面也促使植入物與人體活性細(xì)胞之間更好的相容性翰鬓。

提到3D打印，我們很容易興奮的一點就是定制化惋涌，但大多數(shù)時候坟翠，定制化并不是3D打印最吸引人的地方，反而是3D打印制造復(fù)雜產(chǎn)品的能力腰素。在航空航天行業(yè)聘裁，對于復(fù)雜產(chǎn)品的需求通常來源于輕量化的要求，而在生命科學(xué)領(lǐng)域弓千，復(fù)雜的表面也促使植入物與人體活性細(xì)胞之間更好的相容性衡便。

然而，復(fù)雜產(chǎn)品也帶來了新的問題：質(zhì)量控制與檢測洋访。很多情況下镣陕，除非通過高度可靠的無損探傷檢測技術(shù)，否則這些3D打印出來的零件是禁止進入到應(yīng)用領(lǐng)域的姻政。

零件的幾何復(fù)雜性使得僅僅通過目前的超聲波回波檢測技術(shù)難以判斷是否完全合格沒問題呆抑，而渦流探頭往往不能接觸到零件表面的每一部分。當(dāng)然汁展，最好的質(zhì)量控制不是事后檢測鹊碍，而是過程中控制。據(jù)了解食绿，對于目前的過程中控制來說侈咕，主要由幾大派系，照相技術(shù)和熱成像技術(shù)是目前相對應(yīng)用最多的技術(shù)屏酌。

照相技術(shù)

這是目前最成熟的過程剃杯，并且被金屬打印設(shè)備廠商例如EOS的EOSTATE和第三方質(zhì)量控制服務(wù)商Sigma Labs所應(yīng)用。就拿Sigma Labs的質(zhì)量控制過程來說虹喉，在構(gòu)建過程中，產(chǎn)品按照垂直方向從底部到頂部被打印出來（Z方向）嘲孙。每完成一個打印過程啤糙，Sigma Labs的PrintRite3D? CONTOUR?系統(tǒng)都會拍照。當(dāng)整個產(chǎn)品被打印完成時，該系統(tǒng)將拍攝與建模過程對應(yīng)的每一層的數(shù)字圖像锉累。通過系統(tǒng)記錄的每一層的圖片户载，計算機將圖片與設(shè)計模型的切片相對比。

另外猩蓝，Sigma Labs的PrintRite3D ? INSPECT?軟件利用高溫計和光電二極管檢測熔池溫度锻宵，記錄了其中三個過程變量：1）金屬粉末融化時溫度的“增加率”；2）熔池停留在最高溫度多“長”時間筐子；3）熔池冷卻的“速率”扰藕。通過捕獲這三個變量，該系統(tǒng)產(chǎn)生熔池的“電子簽名數(shù)據(jù)”芳撒，從而在每一層的X邓深，Y，Z三維方向上記錄了零件的微觀結(jié)構(gòu)笔刹。

在加工中的質(zhì)量管理方面芥备，通過PrintRite3D ? INSPECT ?軟件，基于大量的生產(chǎn)大數(shù)據(jù)所形成的加工參數(shù)與產(chǎn)品性能之間的相關(guān)性舌菜，獲取符合生產(chǎn)要求的零件所對應(yīng)的加工參數(shù)作為“基準(zhǔn)數(shù)據(jù)”萌壳。除非與零件的機械和冶金特性數(shù)據(jù)具有相關(guān)性，否則該加工參數(shù)的值幾乎沒有任何意義日月。這意味著首先必須產(chǎn)生大量的測試樣本來生成這個屬性數(shù)據(jù)袱瓮，并將屬性數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)到加工參數(shù)的“電子簽名數(shù)據(jù)”。從而在新的加工過程中將每一層的“電子簽名數(shù)據(jù)”與“基準(zhǔn)數(shù)據(jù)”相對比山孔。

在過程質(zhì)量控制中挑戰(zhàn)的是正確的收集數(shù)據(jù)的技術(shù)和分析能力懂讯。相關(guān)分析與回歸分析都是研究變量相互關(guān)系的分析方法，而相關(guān)性分析是指對兩個或多個具備相關(guān)性的變量元素進行分析台颠，從而衡量兩個變量因素的相關(guān)密切程度褐望。相關(guān)性的元素之間需要存在一定的聯(lián)系或者概率才可以進行相關(guān)性分析。相關(guān)分析是回歸分析的基礎(chǔ)为或，而回歸分析則是認(rèn)識變量之間相關(guān)程度的具體形式锤观。

PrintRite3D ? INSPECT ?將超出變量回歸范圍的加工定義為可疑的（Suspect），而在回歸范圍內(nèi)的定義為可接收的（Accept）特棕。為研究粉末床增材制造技術(shù)在制造過程中的質(zhì)量控制和追溯提供了科學(xué)的方法漱啥。

就在2016年12月，Sigma Labs還與霍尼韋爾新簽40萬美元的合同创哩，旨在加強鋪粉技術(shù)的3D打印過程質(zhì)量控制灶常。另外，關(guān)于機器視覺和數(shù)字圖像處理技術(shù)波笆，針對這一領(lǐng)域的巨大投資正在使得包括增材制造行業(yè)受益毯输，而且免去了專門為此研發(fā)的成本铁厌。視覺系統(tǒng)的更大的優(yōu)勢是知道哪些視覺線索，這些復(fù)雜的數(shù)據(jù)霜甜，可以被嵌入在增材制造質(zhì)量控制軟件中惹模。

熱成像技術(shù)

在融化過程中，每個激光點創(chuàng)建了一個微型熔池箕昭，從粉末融化到冷卻成為固體結(jié)構(gòu)灵妨，光斑的大小以及功率帶來的熱量的大小決定了這個微型熔池的大小，從而影響著零件的微晶結(jié)構(gòu)落竹。

為了融化粉末泌霍，必須有充足的激光能量被轉(zhuǎn)移到材料中，以熔化中心區(qū)的粉末筋量，從而創(chuàng)建完全致密的部分烹吵，但同時熱量的傳導(dǎo)超出了激光光斑周長，影響到周圍的粉末桨武。當(dāng)激光后的區(qū)域溫度下降肋拔，由于熱傳導(dǎo)的作用，微型熔池周圍出現(xiàn)軟化但不液化的粉粒呀酸。通過熱成像技術(shù)達到過程中質(zhì)量控制的目的凉蜂，在這一領(lǐng)域的代表性企業(yè)是Stratonics。

為了達到對熔池?zé)岬谋O(jiān)測性誉，與通過相機來逐層拍攝的方法不同的是窿吩，針對于LENS技術(shù)和SLM技術(shù)，Stratonics的高分辨率熱成像的感應(yīng)器是基于雙波長的測量感應(yīng)方法曾搪，結(jié)果準(zhǔn)確瘫篮，是真實有效的溫度測量技術(shù)。從而可以獲得材料加熱熔化過程的溫度變化权饥，以及它如何傳導(dǎo)熱量和如何冷卻的詳細(xì)數(shù)據(jù)唆皇。這些數(shù)據(jù)的呈現(xiàn)方式與加工的幾何形狀是關(guān)聯(lián)的矩陣式數(shù)據(jù)，從而操作人員可以精確的推測加工參數(shù)是如何影響到成品零件的質(zhì)量的面族，包括對激光功率吨肆、系統(tǒng)掃描速度、掃描與粉末床的距離芙捏、粉末層厚度等等因素的考慮劳仿。

當(dāng)然，也有的3D打印設(shè)備廠商通過高溫計來實現(xiàn)對溫度的記錄粤唤，然而作為一個波長范圍的結(jié)果甜海，單色高溫計可能不準(zhǔn)確，高溫計只是給到用戶關(guān)于一些大面積的平均溫度预锅，這是溫度的一個指標(biāo)饵来，但不一定是對絕對溫度的測量橙喘。小編了解到Stratonics的傳感器系統(tǒng)可以應(yīng)用于從不銹鋼到鈦合金以及其他高溫金屬加工過程中的溫度測量，并不像單色高溫計那樣受到限制胶逢。

Stratonics的ThermaViz實時控制軟件通過對感應(yīng)器所反饋的數(shù)據(jù)信息實現(xiàn)對加工過程的調(diào)整與控制，當(dāng)軟件發(fā)現(xiàn)加工過程的會導(dǎo)致零件報廢或出現(xiàn)質(zhì)量問題的時候饰潜，反饋系統(tǒng)將自動調(diào)整加工參數(shù)以保證穩(wěn)定的熱輸出初坠。通過實時熱圖像與標(biāo)準(zhǔn)熱量參數(shù)的匹配，實現(xiàn)對加工過程的自動調(diào)整彭雾，從而生產(chǎn)出更一致的產(chǎn)品碟刺，并實現(xiàn)更好的材料結(jié)晶結(jié)構(gòu)。其他過程質(zhì)量控制手段還包括熔池光譜學(xué)和超聲波技術(shù)薯酝，這些技術(shù)處于快速開發(fā)階段半沽，本站將保持密切關(guān)注。

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